夏冬冬，李冀秋，魏荷花，解麗慧

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 10083）

公式為：

十屋油田營城組特低滲砂巖儲層測井參數(shù)計算方法研究

夏冬冬，李冀秋，魏荷花，解麗慧

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 10083）

以松遼盆地十屋油田下白堊統(tǒng)營城組特低滲透儲層為研究對象，通過對大量巖石物理實驗測量結果的綜合分析，揭示該地區(qū)特低滲透儲層的特征，建立了一套合理的孔、滲、飽儲層參數(shù)模型，并通過對測井、試油、壓汞等資料分析，確定了有效厚度下限標準，以滿足油田特低滲透儲層測井評價的需要，提高了該區(qū)目的層段油藏測井解釋和有利區(qū)預測的精度。

特低滲透砂巖；十屋油田；測井解釋模型；有效厚度

對特低滲透性儲層進行測井評價，困難主要來自三個方面：①儲層物性差，油氣占巖石總體積比例小，測井響應來自油氣的成分很少，造成測井信噪比低；②儲層的成巖變化強烈，影響儲層參數(shù)變化的地質(zhì)因素復雜，使測井資料解釋具有多解性；③儲層宏觀和微觀非均質(zhì)性強，相帶變化頻繁，難以建立具有廣泛適用的測井解釋模型及有效厚度標準。

以松遼盆地十屋油田白堊系下統(tǒng)營城組特低滲透儲層為研究對象，通過對大量巖石物理實驗測量結果的綜合分析，根據(jù)該地區(qū)特低滲透儲層的特征，建立了一套合理的孔、滲、飽儲層參數(shù)模型，并通過對測井、試油、壓汞等資料分析，確定了有效厚度下限標準，以滿足特低滲透儲層測井評價的需要。

1 儲層基本特征

十屋油田位于松遼盆地南部，屬于十屋斷陷中央構造帶中部，主要研究目的層是營城組。沉積環(huán)境為濱淺湖-三角洲、半深湖沉積，發(fā)育扇三角洲，與深灰、灰黑色泥巖互層形成儲蓋組合。砂體在垂向、橫向上反復疊加成層狀及透鏡狀，滲透性砂巖由北向南延伸，砂巖較發(fā)育。

營城組儲層巖性以粉砂巖為主，中砂巖次之，巖石礦物主要成分石英含量占26%～32%，長石含量占33%～43%，巖屑含量占20%～34%。膠結物主要為泥質(zhì)，含量5%～6%，以孔隙式、孔隙-接觸式膠結為主?？紫额愋鸵詺堄嗔ｉg孔、粒內(nèi)溶孔為主，其次為膠結物內(nèi)溶孔、泥質(zhì)晶間微孔。巖心分析孔隙度主要分布在2%～14%，平均值為9.11%，滲透率分布在（0.01～10.0）×10-3μm2，平均值為1.82×10-3μm2，屬于特低孔特低滲儲集層。

2 儲層參數(shù)計算

2.1 孔隙度

對于以孔隙型為主的儲層，三孔隙度測井（聲波、密度和補償中子）能較好地反映基塊中的孔隙度。本區(qū)儲層孔隙性與聲波時差有較好的線性關系：

式中：φ——孔隙度，%；Δt——聲波時差，μs／ft。樣

品層數(shù)N＝35個，相關系數(shù)R2＝0.863 7。

2.2 滲透率

十屋油田孔隙度與滲透率呈現(xiàn)很好的指數(shù)對應關系，利用工區(qū)154個巖心物性分析數(shù)據(jù)，建立了滲透率和孔隙度的關系式：

式中：K——滲透率，1 0-3μm2；相關系數(shù)R2＝0.813 2。

2.3 含水飽和度

該地區(qū)儲層巖石顆粒細，主要為細粉砂，X-射線衍射分析結果顯示其粘土礦物含量低，巖心實驗表明粘土礦物陽離子交換容量值小，且粘土礦物不存在附加導電性的影響，阿爾奇（Archie）公式仍可滿足計算含水飽和度的需要。即

式中：a，b——巖性系數(shù)；m——膠結指數(shù)；n——飽和度指數(shù)；Rw——地層水電阻率；Rt——地層真電阻率。

在應用該公式時，巖電參數(shù)的選取非常重要，本文中根據(jù)巖心實驗結果分地區(qū)分層位選取。

2.4 束縛水飽和度

束縛水飽和度的確定方法很多，可根據(jù)束縛水飽和度和粒度中值、孔隙度的統(tǒng)計回歸經(jīng)驗關系求取束縛水飽和度，也可以由核磁共振測井得到的T2截止值獲得束縛水飽和度［1］。本文中在該地區(qū)現(xiàn)有的巖石物理實驗結果的基礎上，嘗試用毛管壓力測量得到的孔喉半徑與束縛流體飽和度做相關分析，發(fā)現(xiàn)二者之間相關性很好（圖1）。

圖1 孔隙半徑均值與束縛水飽和度交會圖

式中：Siw——束縛流體飽和度，%；Rp——孔喉半徑，μm。相關系數(shù)R2＝0.839 1。

該地區(qū)低滲透儲層綜合物性參數(shù)又與孔喉半徑有很好的相關性：

因此進一步做出綜合物性參數(shù)與束縛流體飽和度的相關分析（圖2），得到二者之間的關系為：由物性參數(shù)可利用上式求取束縛水飽和度。

3 有效厚度劃分標準

圖2 物性參數(shù)與孔隙半徑交會圖

一個油層的工業(yè)產(chǎn)油能力主要受油層物性和含油性等因素的影響。在這些因素中，有效孔隙度和飽和度的乘積反映了油層的“儲油能力”，而滲透率則反映了油層的“產(chǎn)油能力”。當油層的有效孔隙度、滲透率和含油飽和度達到一定界限時，油層便具有工業(yè)產(chǎn)油能力，這樣的界限被稱之為有效厚度的物性標準，亦稱為下限值［2］。由于一般巖心資料難以求準油層原始含油飽和度，通常用孔隙度和滲透率參數(shù)反映物性下限。

考慮研究區(qū)的儲層特點和資料情況，采用以下五種方法確定有效厚度的物性下限標準。

3.1 經(jīng)驗統(tǒng)計法

當沒有取得相當數(shù)量的針對有效厚度物性下限的單層測試資料時，很難確切的定出定量的界限。在美國和我國海上油田通常使用經(jīng)驗統(tǒng)計法，該方法的核心是以巖心分析孔隙度、滲透率資料為基礎，統(tǒng)計找出一個下限值［3-4］，在這個值以下儲層丟失的儲油能力和產(chǎn)油能力都很小，可以忽略。

用研究區(qū)營城組全部孔隙度樣品154塊，滲透率樣品153塊，分別繪出孔隙度和滲透率頻率分布直方圖、累積頻率及累積能力丟失曲線（圖3、圖4），其中孔隙度儲油能力、滲透率產(chǎn)油能力計算公式為：

式中，Oφi——儲油能力，%；Qki——產(chǎn)油能力，%；φi——樣品孔隙度值，%；ki——樣品滲透率值，10-3μm2；H——為樣品長度，m。

圖3顯示，在累計頻率曲線上孔隙度為7.0%處，曲線有一明顯的拐點，說明將有效厚度的孔隙度下限值定在7.0%較合適。取此值時在樣品累計曲線上為25%，樣品塊數(shù)丟失為25%；在能力丟失曲線上，當孔隙度為7.0%時，累計能力丟失為12%。圖4中，滲透率取0.25×10-3μm2時，此時樣品塊數(shù)丟失為8%，產(chǎn)油能力丟失7%。因此以孔隙度7.0%、滲透率0.25×10-3m2為下限值，其產(chǎn)油能力丟失較小、儲油能力丟失相對較大，但是在特低孔儲層條件下可以認為該下限值是合適的。

圖3 營城組儲層孔隙度丟失能力直方圖

圖4 營城組儲層滲透率丟失能力直方圖

3.2 物性試油法

在取心井巖心收獲率大于80%，取樣分析密度大于8塊／m的條件下，統(tǒng)計儲集層單層孔隙度、滲透率平均值，結合試油結論，繪制孔隙度、滲透率交會圖［5］。在十屋地區(qū)選取營Ⅱ段、營Ⅵ段取心井中，符合上述條件的11口井共13層，所繪制的圖版見圖5。

圖5 試油層段孔隙度-滲透率交會圖

從圖5資料點分布情況看，油、干層分界區(qū)資料點較少，孔隙度、滲透率下限為區(qū)域值，孔隙度為7.0%～9.0%，滲透率為（0.15～0.5）×10-3μm2。

3.3 鉆井液侵入法

鉆井液侵入法是將水基鉆井液取心井分析的儲層原始含水飽和度與孔隙度作交會圖，進而確定物性下限［6］。這是由于在孔隙度較高的儲油砂巖，鉆井液驅(qū)替出原油，使巖心測定的含水飽和度增高；孔隙度較低的儲油巖，鉆井液驅(qū)替出原油較少；當孔隙度降低到一定程度，鉆井液不能侵入，此時的含水飽和度為原始含水飽和度，隨著孔隙度的降低，含水飽和度升高。兩條直線交點的孔隙度就是鉆井液侵入與不侵入的界限，即儲層的孔隙度下限值（圖6）。

圖6 營城組孔隙度-含水飽和度交會圖

利用十屋油田巖心分析資料繪制孔隙度與含水飽和度交會圖，確定孔隙度下限為9.8%，對應的滲透率下限值為0.294×10-3μm2。

3.4 飽和度中值壓力法

飽和度中值壓力是儲層毛管壓力分布的量度。在實際生產(chǎn)中，飽和度中值壓力可以作為油氣產(chǎn)出能力的標志。中值壓力越大，則表明巖石越致密（偏向于細歪度），生產(chǎn)油氣的能力下降；中值壓力越小，則表明巖石對油的滲流能力越好，具有高的生產(chǎn)能力［7］。根據(jù)壓汞資料作孔隙度和中值壓力交會圖（圖7）、滲透率和中值壓力交會圖（圖8），在孔隙度為9.5%和滲透率為0.26×10-3μm2時，分別出現(xiàn)飽和度中值突變，表明儲層儲滲能力急劇下降。因此把油層段的孔隙度下限確定9.5%，滲透率下限值為0.26×10-3μm2。

圖7 孔隙度與飽和度中值壓力交會圖

3.5 最小流動孔喉半徑法

圖8 滲透率與飽和度中值壓力交會圖

巖石的孔隙及喉道是油氣儲集和流動的空間和通道，油氣是否能在一定壓差下從巖石中流出取決于喉道的粗細，即孔喉半徑的大小。這種即能儲集油氣有能使油氣滲流的最小孔隙通道稱為油氣的最小流動孔喉半徑［8-9］。而毛管壓力曲線是反映儲層微觀孔隙結構的重要資料，可以根據(jù)毛管壓力測試資料對巖石微觀孔喉結構進行分析，確定油氣的最小流動孔喉半徑；用統(tǒng)計分析方法建立孔喉半徑與常規(guī)物性分析孔隙度和滲透率的關系，進一步求出對應最小流動孔喉半徑的孔隙度和滲透率，它們既是儲層的物性下限。

3.5.1“J”函數(shù)方法求取平均毛管壓力

把具有相同性質(zhì)的毛管壓力曲線（同一孔隙結構）平均（即還原）為一條代表油藏特征的毛管壓力曲線，才能有利于反映儲層的儲集性能及其微觀非均質(zhì)情況。選用研究區(qū)6口井的29塊巖心壓汞資料，采用Leverett等為消除孔隙度和滲透率對毛管壓力的影響，提出的無量綱毛管壓力J函數(shù)公式，求得儲層的"J"函數(shù)曲線［10］（圖9）。

圖9 J函數(shù)曲線圖

式中：J（Sw）——“J”函數(shù)，無因次量綱；Pc——毛管壓力，MPa；σ——界面張力，N／m；θ——潤濕接觸角，度。

3.5.2利用沃爾公式求最小流動孔喉半徑

該方法以等孔隙體積增量為基礎，求每一個孔隙體積間隔中滲透率貢獻值及累計滲透能力。沃爾

公式為：

式中：Δki——區(qū)間滲透能力貢獻值，%；Σk——累計滲透能力，%；i——等量孔隙體積間隔序號；ri——相應的孔隙半徑，μm。

取累計滲透能力99.99%的孔隙半徑為最小流動半徑，為0.25μm。

3.5.3求儲層物性下限

利用儲層的孔隙度、滲透率與壓汞分析的孔喉半徑建立統(tǒng)計關系，分別為：

式中：r——孔吼半徑，μm。

將最小流動孔喉半徑0.25μm代入上式得物性下限，孔隙度為8.73%，滲透率為0.273×10-3μm2。

根據(jù)上述五種確定油層有效厚度物性下限的方法，確定的孔隙度下限區(qū)間為7.0%～9.8%，滲透率下限區(qū)間為（0.15～0.5）×10-3μm2；綜合五種方法確定營城組儲層有效厚度的物性下限：孔隙度為9%，滲透率為0.260×10-3μm2（表1）。

表1 十屋油田營城組物性下限值表

4 測井評價實例

應用建立的孔隙度、滲透率等測井解釋模型計算了工區(qū)內(nèi)所有井段。把測井解釋模型計算的物性參數(shù)值與巖心物性參數(shù)值進行了對比，營城組孔隙度模型的絕對誤差0.897，相對誤差8.7%；滲透率模型的絕對誤差0.198，相對誤差16.4%，結果接近且趨勢吻合，說明所建立的模型是可用的。圖10、圖11為十屋地區(qū)測井參數(shù)解釋結果對比圖。

由于十屋地區(qū)沒有密閉取心井，該區(qū)塊的飽和度檢驗較難實現(xiàn)，但從理論上分析，含水飽和度受孔隙度和深電阻率的約束?？紫抖饶Ｐ偷木_度，可以保證飽和度的準確性。

利用建立的有效厚度標準對該地區(qū)13口在營城組有試油結果的井，共13個低滲透層進行處理，處理結果符合率達到85%（表2）。

圖10 營城組孔隙度模型精度

圖11 營城組滲透率模型精度

表2 測井解釋結果與試油結果的對比

5 結論

特低滲透儲層成因機理復雜，有不同于常規(guī)儲層的測井響應，測井解釋的難度很大。應選用適合本地區(qū)地質(zhì)特征的孔、滲、飽解釋模型和有效厚度劃分標準，并經(jīng)過巖心、試油及地質(zhì)驗證，提高測井解釋精度。十屋油田特低滲透油層的研究結果表明，采用“巖心刻度測井”技術建立孔隙度、滲透率、飽和度測井解釋模型和有效厚度標準計算的結果，在實際生產(chǎn)中較好地解決了特低滲儲層測井資料解釋儲層參數(shù)的難題，提高了該區(qū)目的層段油藏測井解釋和有利區(qū)預測的精度。

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This paper makes a research on extra-low permeability reservoirs in early Cretaceous Yingcheng formation of Shiwu oilfield in Songliao basin.By analyzing plenty of petrophysical measurements，extra-low permeability reservoir characteristics in this area has been revealed，and a model was built with reasonable reservoir parameters such as porosity，saturation and permeability etc.According to the analysis of logging，oil test and mercury injection data，the minimum effective thickness limit were determined to meet the requirements of the logging assessment of extra-low permeability reservoirs in oilfield，and the accuracy of logging interpretation in target reservoirs and the favorable zones prediction in this area has been enhanced.

52 Methods of calculating the log parameters of extra-low permeability sandstone reservoirs of Yingcheng formation in Shiwu oilfield

Xia Dongdong et al（Exploration and Production Research Insititute，Sinopec，Beijing，10083）

extra low permeability reservoir；Shiwu oilfield；parameters；log interpretation models；effective thickness

P631.842

A

1673-8217（2011）06-0052-05

2011-06-14；改回日期：2011-07-18

夏冬冬，工程師，1983年生，2008年碩士畢業(yè)于中國石油大學（北京）地球探測與信息技術專業(yè)，現(xiàn)從事測井儲層精細評價、油藏描述、測井資料解釋與綜合應用工作。

彭剛